摘要：本文研究了光纖傳輸?shù)氖芟拊�理，提出長(zhǎng)距離傳輸?shù)腇RA、FEC和碼型技術(shù)提高光纖的傳輸性能。
　　關(guān)鍵詞：光纖通信、PMD、碼型技術(shù)、喇曼放大器
　　
　　1.光纖傳輸?shù)氖芟拊��?br /> 　　(1)衰耗受限
　　
　　光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)能量(光功率)會(huì)隨著傳輸距離的增長(zhǎng)而衰減，這稱為光纖衰耗。每公里光纖對(duì)光功率信號(hào)的衰減值定義為光纖的衰耗系數(shù)，單位dB/km。如G.652光纖在1550nm波長(zhǎng)區(qū)域的衰耗系數(shù)0.15～0.25dB/km。
　　
　　在光通信系統(tǒng)中，光發(fā)射機(jī)的發(fā)光功率不能過大，因?yàn)榘l(fā)光功率過大會(huì)減少光源器件的壽命，而人纖光功率過大還會(huì)引起嚴(yán)重的非線性效應(yīng)，所以一般不應(yīng)大于+5dBm；同時(shí)，光接收機(jī)的接收靈敏度也是有限的，一般在一30dBm左右，這樣，光發(fā)射機(jī)的發(fā)光功率和光接收機(jī)的接收靈敏度之間有限的功率落差以及光纖的衰耗系數(shù)就決定了系統(tǒng)中單跨段的最大傳輸距離。
　　
　　(2)色度色散受限
　　
　　所謂色度色散是指光脈沖在光纖中傳輸時(shí)隨著傳輸距離的增長(zhǎng)而出現(xiàn)脈沖展寬和畸變效應(yīng)，而光脈沖的展寬和畸變會(huì)導(dǎo)致光傳輸質(zhì)量劣化，產(chǎn)生碼間干擾、誤碼等，從而限制了系統(tǒng)中單跨段的最大傳輸距離。衡量光纖色度色散的概念是色度色散系數(shù)，它定義為一公里長(zhǎng)的光纖傳輸單位譜寬時(shí)所產(chǎn)生的脈沖展寬值，如G.652光纖在1550nm波長(zhǎng)區(qū)域的色度色散系數(shù)17～20ps/nm.km。
　　
　　光纖的色度色散系數(shù)越小越好，較小的色度色散系數(shù)意味著光脈沖在光纖中傳輸時(shí)能夠傳更遠(yuǎn)的距離而保持脈沖的有效性。
　　
　　(3)偏振模色散(PMD)受限
　　
　　所謂偏振模色散(PMD)指的是由于光纖的隨機(jī)性雙折射所引起的不同相位狀態(tài)的光呈現(xiàn)不同的群速度，從而導(dǎo)致不同偏振態(tài)的光信號(hào)不能同時(shí)到達(dá)接收端，即出現(xiàn)延時(shí)現(xiàn)象。PMD不但受光纖制造工藝的影響，而且也受光纜施工的影響。因此，PMD的隨機(jī)性非常大，其值隨光纖所處環(huán)境變化而變化。由PMD產(chǎn)生的延時(shí)值其大小取決于光纖的PMD系數(shù)和系統(tǒng)的傳輸距離，所以當(dāng)這兩者確定之后，由PMD產(chǎn)生的延時(shí)值也就確定了。但延時(shí)值對(duì)不同傳輸速率的影響是不同的，傳輸速率越低(2.5Gb/s以下)，該延時(shí)值與其碼元周期相比，所占的相對(duì)比例越小，其影響可以忽略不計(jì)；而傳輸速率越高(l0Gb/s以下)，該延時(shí)值與其碼元周期相比，所占的相對(duì)比例越大，其影響就不能忽略。
　　
　　2.光纖傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)
　　(1)光纖喇曼放大器(FRA)對(duì)光纖損耗進(jìn)行補(bǔ)償
　　
　　在光纖傳輸中，喇曼放大器技術(shù)是最關(guān)鍵的光傳輸技術(shù)。它可以將傳輸光纖本身變成一個(gè)放大器,也可以放大摻鉺光纖放大器(EDFA)所不能放大的波段。它利用普通的傳輸光纖就能實(shí)現(xiàn)分布式放大，從而大大提高系統(tǒng)的光信噪比（OSNR）。
　　
　　FRA利用光纖自身對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，信號(hào)在傳輸過程中的固有損耗可以在光纖內(nèi)部進(jìn)行補(bǔ)償。一種應(yīng)用較廣的被稱之為分布式光纖喇曼放大器(DFRA)。對(duì)于長(zhǎng)距離光纖傳輸來說，利用喇曼放大器提高系統(tǒng)的OSNR、增加系統(tǒng)中繼長(zhǎng)度、提高波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)的通道數(shù)和抑制光纖非線性效應(yīng)是其主要目的。
　　
　　(2)前向糾錯(cuò)(FEC)編碼減少誤碼率
　　
　　在光傳輸系統(tǒng)中采用FEC技術(shù),能夠減少系統(tǒng)的誤碼率。其編碼增益提供了一定的系統(tǒng)富余量，從而降低光鏈路中線性及非線性因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。對(duì)于有光放大器的系統(tǒng)，可以增加光放大器間隔、延長(zhǎng)傳輸距離、提高信道速率、減小單通道光功率。FEC的實(shí)現(xiàn)方式有帶外FEC系統(tǒng)和帶內(nèi)FEC系統(tǒng)兩種。帶內(nèi)FEC的增益一般為3dB左右，而帶外的增益遠(yuǎn)高于帶內(nèi)，因此，長(zhǎng)距系統(tǒng)均采用帶外FEC編碼。使用帶外FEC時(shí)，總體改善情況可達(dá)7~9dB，大大提高了系統(tǒng)的傳輸距離。
　　
　　(3)碼型技術(shù)提升系統(tǒng)的傳輸性能
　　
　　由于不同線路調(diào)制碼型的光信號(hào)在色散容限、自相位調(diào)制(SPM)、交叉相位調(diào)制(XPM)等非線性的容納能力、頻譜利用率等方面各有特點(diǎn),對(duì)于超寬頻帶的長(zhǎng)距離WDM傳輸系統(tǒng)，非歸零(NRZ)、歸零(RZ)等碼型都有各自的特色。
　　
　　NRZ碼應(yīng)用簡(jiǎn)單、成本低、頻譜效率高，是目前SDH系統(tǒng)和WDM系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的碼型。由于碼元過渡不歸零，對(duì)傳輸損傷敏感，不適用于高速長(zhǎng)距離光信號(hào)的傳輸。
　　
　　RZ碼的主要缺點(diǎn)是信號(hào)頻譜寬度相對(duì)碼較大，增加調(diào)制器使系統(tǒng)變得復(fù)雜、成本高。為了進(jìn)一步提高碼的傳輸性能，近年來還出現(xiàn)了載頻抑制RZ(CS-RZ)和啁啾RZ(CRZ)等碼型。在CS-RZ碼中，相鄰碼元的電場(chǎng)振幅符號(hào)相反，從而達(dá)到降低光譜寬度的目的，在功率較高的情況下，不但增加了色散容限，而且有更強(qiáng)的抵抗SPM和四波混頻(FWM)等光纖非線性效應(yīng)的能力。
　　
　　CRZ碼采用了三級(jí)調(diào)制技術(shù)(RZ幅度調(diào)制、相位調(diào)制和數(shù)據(jù)調(diào)制)，其相位調(diào)制器在發(fā)射端對(duì)RZ脈沖的上升沿和下降沿上加入一定的啁啾量，抵抗非線性效應(yīng)的能力非常優(yōu)異。此外，CRZ碼還具有良好的抵抗偏振相關(guān)損耗(PDL)和偏振模色散(PMD)的能力，具有更高的傳輸穩(wěn)定性。
　　
　　(4)色散補(bǔ)償延伸光傳輸?shù)木嚯x
　　
　　色散是限制光纖傳輸距離的主要因素。色散補(bǔ)償包括色度色散補(bǔ)償和偏振模色散補(bǔ)償。色度色散補(bǔ)償?shù)姆绞桨�括色散補(bǔ)償器件和色散補(bǔ)償模塊。目前使用最多的是色散補(bǔ)償模塊(DCM)，通常用在EDFA的兩級(jí)之間，用以補(bǔ)償?shù)牟鍝p。目前，對(duì)于動(dòng)態(tài)的色度色散補(bǔ)償方式也進(jìn)行了大量的研究，但是真正商用的產(chǎn)品尚不多。
　　
　　從技術(shù)角度來看，利用長(zhǎng)距離光纖傳輸中的與結(jié)合的放大技術(shù)，及采用色散和非線性容限較高的碼型等長(zhǎng)距離光纖傳輸技術(shù)，都可以延長(zhǎng)光放段的傳輸距離，用于骨干網(wǎng)中部分長(zhǎng)跨距中，這是目前比較普遍的長(zhǎng)距離光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用。
　　
　　
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